Page 49 - 精细化工2019年第9期

第 9 期 彭盼盼，等: 乙烯基硅改性丙烯酸树脂水分散体的制备及性能 ·1777·

2.6 涂膜吸水率测定 如图 5 所示，随着温度的升高，丙烯酸树脂膜
改变 AA 与 MMA 物质的量比，测定有机硅的 逐渐分解，其质量不断减少。其中，经过 DVMS 改
加入对丙烯酸树脂涂膜吸水率的影响，以加入 6% 性后的丙烯酸树脂质量损失 5%时分解温度（T 5% ）
的 DVMS 为参考，结果如图 4 所示。 约为 283 ℃。与未经 DVMS 改性的丙烯酸树脂相比，
达到同等质量损失时温度提高了约 82 ℃。质量损失
达到 20%时，经改性的丙烯酸树脂分解温度可高达
387 ℃，较未经 DVMS 改性的丙烯酸树脂分解温度
提高了 61 ℃。这是由于，在聚合体系中加入 DVMS
后，可以使得聚合后的高分子呈现出交联网状结构。
该网状结构使得聚合物分子稳定性增加，耐高温性
能更强。随着 DVMS 量的增加，分子的网状结构越
加明显，网状结构更为致密，从而使得聚合物热稳
定性能更加优异。但是，当 DVMS 的量增加到一定
程度，聚合体系中 DVMS 过量，就会破坏聚合分子
的网状结构。同时，当加入过量 DVMS 时，聚合反

图 4 丙烯酸树脂涂膜吸水率 应不完全，导致体系热力学性能有所下降。这些都
Fig. 4 Water absorption rate of acrylic resin coatings 对丙烯酸树脂膜的热稳定性能造成了一定的影响，

丙烯酸与甲基丙烯酸甲酯物质的量比对丙烯酸 使得树脂膜热稳定性变差。
树脂涂膜的吸水率有较大影响 [19] 。由图 4 可以看出， 由此可见，DVMS 的加入使得树脂的分解温度
提高，耐热性能得以改善。实验显示，当 DVMS 加
当 DVMS 加入量为 0 时，随着 n（AA）∶n（MMA）
入量为 6%时，即使温度升高至 400 ℃，树脂质量也
不断增大，涂膜吸水率呈现上升趋势。当 n（AA）∶
n（MMA）超过 0.4∶1.0 后，曲线出现突变，涂膜 只损失了 30%。因此，DVMS 的加入量在 6%时，
吸水率显著增大。然而，有机硅的加入却可以显著 改性丙烯酸树脂耐高温性能最好。
降低树脂涂膜的吸水率。从图 4 可以看出，当 DVMS 2.8 涂膜性能测试
对改性后丙烯酸树脂水分散体（PAS3）在不同
的加入量为 6%时，随着 n（AA）∶n（MMA）不
温度下进行涂膜，考察了烘干温度对涂膜性能的影
断增大，涂膜吸水率呈现上升趋势，但是比未加
DVMS 的吸水率小。当 n（AA）∶n（MMA）大于 响，结果见表 3。

0.4∶1.0 后，加入 6% DVMS 的改性丙烯酸树脂涂 表 3 温度对树脂性能的影响
膜吸水率变化并不显著。由此可见，加入 DVMS 可 Table 3 Effect of curing temperature on the properties of resin
以有效提高丙烯酸树脂的耐水性，同时降低了丙烯 温度/℃ 硬度 附着力/级 60光泽度 抗冲击性/(kgcm)
酸与甲基丙烯酸甲酯物质的量比对丙烯酸树脂涂膜 5 1H 0 81 40
吸水率的影响。综合考虑，n（AA）∶n（MMA） 15 1H 0 85 45
=0.4∶1.0 为最佳配比。 25 2H 1 90 45
2.7 丙烯酸树脂热重分析 35 2H 1 95 50
45 2H 2 87 50
图 5 为丙烯酸树脂胶膜的 TGA 曲线。
55 3H 1 92 50

如表 3 所示，随着烘干温度的升高，涂膜性能
有明显改善，树脂膜硬度增强，附着力增大，抗冲
击性能变好，树脂膜光泽度也显著提高。这是由于
经过有机硅改性后的分子结构中既有亲水的丙烯酸
酯链段，又有疏水的链段。在水分散状态下，含亲
水基的丙烯酸酯链段朝向水相，疏水的硅氧烷链段
包裹在粒子内部，形成稳定的分散体。在涂膜时，
由于水分的挥发，分子结构重新取向、迁移。由于

有机硅表面能低，将迁移至面层，从而提高了涂膜
图 5 改性丙烯酸树脂的 TGA 曲线
Fig. 5 TG curves of acrylic resins 的附着力、强度及耐摩擦性能。随着涂膜干燥温度